依托新情境、基于新技術的課堂實踐

張磊 董金水

摘要：課堂管理和創設有效的教學情境是提高課堂教學效率的兩個重要支撐，是基于課程標準的教學活動的有效落實，以蘇教版高中化學1必修“鐵、銅及其化合物”為例，將教學情境設計和基于平板電腦的“匡園深學系統”教學管理納入其中，使學生的學習處于一種新情境、新科技相互交融的狀態，以提高化學課堂教學的有效性。

關鍵詞：深學系統;教學情境;課堂管理

文章編號：1008-0546（2020）06-0043-06 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.012

課堂是進行教學活動最主要的場所，課堂教學效率的高低對于整個系統的教學活動都具有非常深遠的影響。合理利用現代教育技術手段進行課堂管理和創設有效的教學情境，無疑是提高課堂教學效率的兩個重要支撐。課堂教學管理的核心是對學生學習心理、學習行為與學習思維活動的管理。這些管理可以有多種技術與策略，我們在教育教學實踐活動中運用現代教育技術的“匡園深學系統”進行課堂教學管理，發現其教學效度較高，且深受學生喜歡。而恰當的教學情境又可以刺激學生的心靈，激發學生的思維，集中學生的注意力，從而提升學生在課堂教學過程中接受知識的效率。所以通過一定的教學情境設計激發學生的學習興趣，將基于平板電腦的“匡園深學系統”教學管理納入其中，使學生的學習處于一種新情境、新科技相互交融的狀態，有足夠的精力和激情投入學習過程之中。

一、基于“匡園深學系統”的“e課堂”

“匡園深學系統”（如圖1）采用安卓操作系統的平板電腦技術基于“我的課堂”應用軟件。每位學生都有屬于自己的一臺平板電腦，課堂教學時教師與學生的平板電腦處于同一個無線網絡環境中。教師在教學之前先進行教學設計，將設計的課件通過“省錫中教學管理平臺”發送至教室“e課堂”中。

“e課堂”的主要功能：（1）通過二維碼掃描對學生進行到位管理，為新高考走班制提供了可能。（2）播放自己的教學設計（如PPT文檔、Word文檔等）。（3）板書（利用平板電腦的書寫功能，并與投影儀進行無線連接）。（4）向學生發放課堂學案、隨時查看學生的學習筆記。（5）收集學生的課堂學習記錄;對學生的學習記錄進行評價、保存。（6）將設計好的問題通過“e課堂”發送至學生的“我的課堂”中（無線傳輸）。發送的問題有兩種類型：一種是客觀問題，學生做選擇性解答，可以單選也可以多選，實時統計學生客觀題的解答情況;另一種是主觀問題，學生根據自己的主觀判斷進行描述性解答，可以實時直播學生解答過程，也可以等全部完成后上傳對比講評。（7）在課堂教學過程中學生出現任何靈感或問題可以通過“思維大爆炸”功能實時提出自己的想法。

“匡園深學系統”的其他主要功能：“新測評”——學生可以通過這一功能進行作業書寫，限時檢測;“批閱”——對學生的作業，檢測可以進行批改;“錯題本”——將平時作業中的錯題進行歸納整理;“隨身答”——對不懂的問題，學生可以在線提問，老師在線解答，解答形式多樣可以板書也可以錄制微課小視頻等等。

二、利用生活實例創設教學新情境

化學是一門來源于生活的科學，只要留心觀察，生活中到處都蘊涵著化學現象和知識。因此，我們在化學課堂上，就可以從學生比較熟悉的生活中的事物人手來為學生創設教學新隋境。例如，為了給學生講授“鐵及其化合物的應用”，我在上課的時候利用生活中常見的現象“在水培喜酸性植物（如富貴竹）時往水里加一個生銹鐵釘，就會改變它們變黃的命運”，讓學生陷入思考的狀態;從植物補鐵劑說起，讓學生學會用所學的知識去發現并探索生活現象背后的科學本質，從而完成“亞鐵化合物與三價鐵的化合物相互轉變”的知識。這種通過生活實例所創設的教學新情境，不但拉近了學生與化學知識之間的距離，同時也在學習的過程中培養學生具有一定的把理論知識運用于生活實踐的能力。

三、設計背景

1.設計意圖與亮點

“鐵及其化合物”是蘇教版必修《化學1》專題3第二單元的內容，介紹鐵離子的檢驗，二價鐵和三價鐵的性質及相互轉化等。學生通過初中化學學習，初步認識了氯化亞鐵、硫酸亞鐵，掌握了一些基本的化學實驗方法。高中又學習了離子反應、氧化還原理論，具備了從實驗學化學的思想，有一定的實驗探究能力。在認知上學生處于形象思維到抽象思維的過渡期、對化學實驗充滿著期待。因此，本設計以氧化還原理論為指導，設計三價鐵及二價鐵的性質探究方案。

本次設計的創新之處有如下幾點：一“鐵及其化合物”可以說是一個“老生常談”的課題，為了激發學生的學習熱情，體現化學是一門從生活中來到生活中去的學科，選擇與生活密切相關但又無法清晰知道背后原因的植物補鐵傳言，形成幾個教學片段（例如鐵釘真的可以補鐵嗎，如何檢驗浸泡液中的鐵離子，如何提高浸泡液的補鐵效果），逐步遞進，從生活中切入化學，創設化學新情境。二是在教學過程中模仿央視科普求證節目“是真的嗎”進行，形式生動活潑激發學生的求知欲望。三是在實驗探究的過程中，以學生自主探究，小組交流為主，按照科學探究的思路，步步為營，最終得到背后的科學本質，感受科學探究的過程，體驗成功的樂趣。四在整個教學過程中不拘泥于一般的教學模式和教學結構，采用由特殊到一般的求證模式，反復求證螺旋式上升，形成新的學習方法和學習理念（圖2）。

2.教學目標

（1）通過實驗掌握檢驗Fe2^{+、Fe3+的方法;}

（2）能依據氧化還原理論，通過實驗提出Fe²⁺、Fe³⁺的相互轉化方法;

（3）在探究過程中，學生能如實記錄實驗現象，逐步養成嚴謹求實的科學態度;

（4）通過有關補鐵傳言求證的過程，感受化學在生活中的重要應用，感受化學之美。

四、教學過程

[導人]（如圖3展示兩束富貴竹實物，一束生長旺盛，另一束葉黃）綠植在我們生活中扮演著非常重要的角色，我們都希望它們枝繁葉茂，但往往不如人意，大家知道它怎么了嘛？

[學生]缺少N，P，K等元素。

[教師]是的，除了N，P，K外，有人說在水培喜酸性植物（如富貴竹）時往水里加一個生銹鐵釘就能解決問題！大家認為是真的嗎（模仿央視科普求證節目“是真的嗎”）？我們來進行一個現場調查（圖4利用。課堂的客觀題功能）。從結果來看，對于這樣一個問題大家也是存在困惑的？（學生一半認為是真的，另一半認為是假的）

設計意圖：本節課可以說是一個比較常規和大眾的課題，為了激發學生的學習熱情又有別于平常上課所用的“缺鐵性貧血”“麥片中的鐵”等比較俗套舊情境，希望創設出源于真實生活的新情境。本節課以網絡上的“謠言”（“在水培喜酸性植物時往水里加一個生銹鐵釘，就會改變它們變黃的命運”）作為引入，一下子吸引了學生的興趣，讓學生明白本節課在社會生活中的價值。此外，這一環節利用平板的客觀題作答功能，通過新的技術手段調查學生對生活現象的認識情況，對學生的知識有一個大概的了解，并讓學生對熟悉的生活現象產生困惑，激發學生學習鐵及其化合物的興趣，驅動本節內容的學習。

[教師]那今天我們就從植物補鐵說起，來學習鐵及其化合物的知識。

[展示]圖5浸泡液

[講述]這是幾周前，老師為了模擬水培環境將生銹的鐵釘浸泡在微酸性溶液中得到的浸泡液。

[提問]下面讓我們從化學家的角度去思考，在浸泡液中含Fe²⁺還是Fe³⁺呢？觀察實驗臺上的FeCl₂、Fe-Cl₃溶液，提出可能的檢驗方案。

[學生交流討論]顏色，加堿……

[學生一]通過觀察顏色，二價鐵溶液為淺綠色，三價鐵溶液為淡黃色。

[教師]非常好，除了顏色以外，我們已經學過的知識中，有沒有其他的檢驗方法？

[學生二]通過加入氫氧化鈉溶液

[教師]那就請同學按照設想的實驗方案，利用氫氧化鈉來檢驗亞鐵和三價鐵離子。觀察現象，分析推理，得出結論，完成實驗報告。

[學生分組實驗]

[學生交流討論]找學生回答，描述下觀察到的現象。

[提問]通過剛剛××同學的描述，請大家一起嘗試在平板上利用離子方程式來進行解釋，完成實驗報告單。

[教師]在三價鐵溶液中我們觀察到了紅褐色的氫氧化鐵沉淀，在二價鐵溶液中觀察到了灰綠色沉淀，實際上，亞鐵離子與氫氧化鈉溶液反應生成的氫氧化亞鐵是一種白色沉淀，在空氣中變成灰綠色，最終變成紅褐色沉淀。

[提問]現在大家可以回過頭來，看下我們振蕩后亞鐵溶液的試管壁，發現紅褐色沉淀了嗎？Fe（OH）₂在空氣中變化的原因是什么，并用化學方程式表示？

[學生]氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化生成氫氧化鐵。

[得出結論]由此可見加堿是一個不錯的方法。

設計意圖：這一環節讓學生設計簡單的實驗方案并自己動手檢驗，鑒別“溶液中含Fe²⁺還是Fe³⁺”，目的在于診斷學生對亞鐵離子和三價鐵離子一些簡單的性質的掌握情況，培養學生設計簡單方案，能夠動手操作，學會觀察現象，依據證據推出合理的結論的能力。讓學生運用所學知識解決生活中簡單的化學問題，讓他們在問題解決過程中收獲成功的喜悅，也為接下來解決真實情境下的復雜問題做好鋪墊。

[提問]那對于浸泡液這兩種方法行嗎？

[教師實驗演示]（1）觀察浸泡液，無色透明

（2）加堿，無現象

[教師]這兩種方法都有一定的局限性，有沒有更靈敏的方法？這里給大家介紹一種試劑硫氰化鉀。

設計意圖：回歸到真實情境，體會真實生活環境下的復雜性，讓學生認識到自己知識的局限性，激發他們的求知欲望。

[連線教材]展示書本上Fe²⁺檢驗

[教師]請大家自己動手進行實驗，通過硫氰化鉀來檢驗亞鐵和三價鐵離子并完成實驗報告。

[講述]一般情況下我們常常用這三種方法來鑒別亞鐵離子和三價鐵離子。

[提問]對照我們所掌握的幾種常見的鑒別方法，選擇實驗方案驗證三價鐵離子。

[教師實驗演示]在浸泡液中滴加硫氰化鉀溶液。

[實驗現象]加入硫氰化鉀后，溶液變紅

[得出結論]浸泡液中的確有三價鐵離子。

設計意圖：讓學生體會運用不同的方法如觀察法、沉淀法和顯色法等來檢驗物質，讓學生通過實驗來感知不同檢驗方法的適用范圍及各自的優缺點，體會到用硫氰化鉀溶液來檢驗是一種十分靈敏的方法，讓學生體會實驗觀和變化觀。教師巡視、觀察和記錄，在實驗后及時點評，指出學生在實驗中存在的問題，引導學生明確改進的地方和努力的方向。

[教師]剛剛我們從化學家的角度去分析了鐵離子的存在形態，現在讓我們從植物學家的角度出發，植物真的需要鐵元素嗎？通過資料收集發現——

[資料卡片]：植物與鐵元素（如圖6）

設計意圖：引導性問題較容易引出“植物”與“鐵”的關系。教師在學生回答的基礎上，展示常見植物補鐵劑，讓學生認識到鐵元素的重要性，引導學生從“實物”到鐵元素，滲透化學元素觀。

[提問]我們還不會直接去檢驗二價鐵，但是學會了三價鐵離子檢驗，那我們將是否可以間接地去檢驗二價鐵呢？

[教師]大家從化合價的角度分析，二價鐵和三價鐵之間的關系，小組交流討論，利用實驗臺上的試劑，在平板上完成設計二價鐵到三價鐵的轉化而檢驗二價鐵離子的簡案（表2）。

[學生設計方案]方案一：氯化亞鐵溶液+氯水溶液+硫氰化鉀溶液;

方案二：氯化亞鐵溶液+過氧化氫溶液+硫氰化鉀溶液;

方案三：氯化亞鐵溶液+高錳酸鉀溶液+硫氰化鉀溶液;

[教師]下面請同學來解釋自己的方案，其他同學我們一起來評價下方案的可行性如何？

[學生]三種方案通過先加氧化劑將亞鐵離子氧化成三價鐵離子，再用硫氰化鉀檢驗三價鐵，可以用來間接檢驗亞鐵離子。

[教師]對于3種方案中的都是選擇我們熟悉的氧化劑，但其中的高錳酸鉀比較特殊呈現紫紅色，那我們的方案三可否作下適當的調整嗎？

[學生]根據離子檢驗的原則，最簡單的方法，最少的試劑，最明顯的現象，由于高錳酸鉀在反應過程中自身顏色發生變化，我們可以將高錳酸鉀和氯化亞鐵的順序進行調整，無需加入硫氰化鉀即可檢驗

[教師]請同學們根據最終方案選取一個進行驗證。

[學生實驗]按照設計方案進行實驗

[提問]通過交流討論和實驗驗證我們得到了檢驗二價鐵的方案，那可以用來檢驗浸泡液中的二價鐵嗎？

[學生]對于浸泡液中既有亞鐵離子又有三價鐵離子，只能用方案三：在溶液中滴加高錳酸鉀溶液，觀察是否褪色。

[教師實驗演示]為了讓實驗現象更加明顯，排除稀釋造成的干擾，取兩支試管分別加等量的浸泡液和去離子水，再滴加三滴高錳酸鉀溶液。

[實驗現象]浸泡液中高錳酸鉀褪色，去離子水中高錳酸鉀顏色變淡。

[得出結論]浸泡液中還有二價鐵離子。

設計意圖：學生剛剛學會三價鐵離子的鑒別，對這一知識印象深刻。而這一環節卻需要去檢驗二價鐵，對于二價鐵檢驗的知識學生確是一片空白，產生認知沖突，會聯想起三價鐵的檢驗，從而自然過渡到Fe²⁺和Fe³⁺相互轉化。《普通高中化學課程標準（2017年版）》強調要充分認識化學實驗的獨特價值，通過相關問題的探討，強化“變化觀念”，從氧化還原理論角度分析，精心設計實驗探究活動來學習化學。據此，本課在教材“活動與探究”欄目基礎上，增添了雙氧水溶液、酸性高錳酸鉀等試劑，完全由學生自主設計方案、動手操作實驗，在教師引導下進行成果分享、小結，增強了探究活動的開放性，體現了探究活動的本質特點，提升了學生的科學探究素養。此外，教師通過對實驗方案合理性分析，培養了學生積極參與，敢于質疑，勇于動手能力，凸顯了化學實驗的嚴謹與細致。

[提問]浸泡液中Fe²⁺和Fe³⁺共存，怎么樣可以提高浸泡液的補鐵功效呢？

[學生]將三價鐵還原成二價鐵

[學生分組實驗]大家從化合價的角度分析，二價鐵和三價鐵之間的關系，小組交流討論，利用實驗臺上的試劑，在平板上完成設計三價鐵到二價鐵的轉化（表3）。

[教師]浸泡液當中存在鐵釘，正好起到了還原三價鐵離子的作用。

設計意圖：聯系生活實際，在猜想的基礎上，讓學生進行實驗預測，開展自主探究和合作探究，讓學生體悟“合理的”實驗步驟和“規范的”實驗操作，讓學生通過實驗束發現鐵粉可以使三價鐵轉化為二價鐵，進一步體會元素觀、微粒觀、轉化觀和實驗觀等。

[評價]現場調查（e課堂客觀題功能呈現評價結果如圖7），在水培喜酸性植物（如富貴竹）時往水里加一個生銹鐵釘就能解決問題！大家認為是真的嗎？

[教師]通過剛剛大家一起探究，解決了老師心中的困惑。

設計意圖：通過e課堂新技術的應用，觀測到了學生學習前后的轉變（由對生活中現象背后原因的一知半解，到后來的對在水培植物中加鐵釘的認同），讓實驗教學“過程性評價”不再憑“經驗”“感覺”或者“印象”等沒有數據支持的方式呈現。通過幾個環節的實施，學生理解了鐵及其化合物的相關知識，將所學化學知識運用到解決實際問題中去，將學習活動從課內延伸至課外，從化學走向社會，從書本走向生活，做到過程性評價與終結性評價有機結合。學以致用，讓學生覺得他不僅僅是擁有了知識，還擁有了智慧，使學習欲罷不能，激發學生的情趣，讓學生感受心靈之樂。

[教師]其實在我們學習生活中也常常利用到這樣的方法，實驗室在配制FeCl₂或FeSO₄溶液時，通常還要往溶液中加入鐵粉。現在大家知道是什么原因了吧。請通過化學方程式解釋其原因。

[教師]此外在工業生產中也有著重要的應用

設計意圖：巧用化學課堂教學情境，通過化學問題，讓學生學習化學知識的同時，再將所學知識應用到生產、生活中，可以歸納為起源于生活、形成于課本、應用于生活。

五、教學反思

本節課以生活中水培綠植變黃這現象人手，通過設計具有一定難度梯度和內在聯系的問題來驅動學生自主探究學習，依次完成了三價鐵離子的檢驗，二價鐵離子和三價鐵離子間的相互轉化，激發了學生學習興趣;語言幽默風趣，詳略得當，簡潔到位;在課堂小結之后進行知識應用和鞏固反饋，布置了關于鐵及其化合物的課后探究作業，把探究活動延伸到課后。整個課堂情境與問題雙驅動，師生互動，首尾呼應，一氣呵成！

縱觀整個課堂，能巧妙為學生設置問題探究、實驗探究情境，突顯以學生為主體的教學理念。在多個環節的實驗探究中，在新技術“匡園深學系統”的支撐下，全體學生積極參與了課堂探究活動，所有同學都參與了發言、板演及動手實驗的機會，努力實現多重對話，讓更多的學生發表自己的見解，使更多的學生產生成就感，形成知能碰撞和思想交流的動態過程，學生一直保持興奮，打造了一節有活力的智慧課堂！

隨著信息技術的飛速發展，“智慧課堂，深度融合”的學習方式將傳統教學的優勢與網絡教學的優勢相結合，在現在教學中應用的越來越多。而在實際教學中，也有不少人只是將兩者單純地混合相加，沒有深度融合。如何將教學理論、技術、情境按照教學需求，并結合不同風格的學生進行深度統一，還需要在教學實踐中進行深入研究和討論。